Astrónomos de Harvard y Smithsonian ayudan a capturar la primera imagen de los campos magnéticos de un agujero negro
Cambridge, MA – Los astrónomos ahora han obtenido una nueva vista del agujero negro supermasivo en el centro de la galaxia M87. Imágenes publicadas hoy por el Telescopio del horizonte de sucesos La colaboración (EHT) revela cómo el agujero negro, a unos 55 millones de años luz de distancia, aparece en luz polarizada.
Imagen de marca la primera vez que los astrónomos capturaron y mapearon la polarización, signo de campos magnéticos, tan cerca del borde de un agujero negro.
Los científicos aún no comprenden cómo los campos magnéticos, áreas donde el magnetismo afecta la forma en que se mueve la materia, influyen en la actividad de los agujeros negros. ¿Ayudan a dirigir la materia hacia las bocas hambrientas de los agujeros negros? ¿Pueden explicar los misteriosos chorros de energía que se extienden desde el núcleo de la galaxia?
En dos estudios publicados hoy en The Astrophysical Journal Letters, los astrónomos de EHT revelan sus últimos hallazgos y cómo los campos magnéticos pueden influir en el agujero negro en el centro de M87.
“Uno de los principales impulsores científicos del EHT es distinguir diferentes configuraciones de campo magnético alrededor del agujero negro”, dice Angelo Ricarte, coautor e investigador del Centro de Astrofísica | Harvard y Smithsonian. «La polarización es una de las sondas más directas en el campo magnético que proporciona la naturaleza».
La colaboración EHT ha estado estudiando el objeto supermasivo en el corazón de M87 durante más de una década. En abril de 2019, el arduo trabajo del equipo dio sus frutos cuando revelaron la primera imagen de un agujero negro. Desde entonces, los científicos han profundizado en los datos y han descubierto que una fracción significativa de la luz alrededor del agujero negro M87 está polarizada.
La luz se polariza cuando pasa a través de ciertos filtros, como las lentes de gafas de sol polarizadas, o cuando se emite a regiones calientes del espacio que están magnetizadas. De la misma manera que las gafas de sol polarizadas nos ayudan a ver mejor al reducir el deslumbramiento y el deslumbramiento de las superficies claras, los astrónomos pueden refinar su visión del agujero negro observando cómo se polariza la luz desde allí. Específicamente, la polarización permite a los astrónomos mapear las líneas del campo magnético presentes alrededor del borde interior del agujero negro.
«Para ganar confianza en nuestro análisis, utilizamos hasta cinco métodos separados para calibrar los datos y reconstruir las imágenes polarimétricas», explica Maciek Wielgus, investigador de la Iniciativa Agujero Negro de Harvard y el Centro de Astrofísica (CfA) que participó en el estudio. “Este enorme esfuerzo de equipo ha valido la pena porque hemos encontrado una muy buena consistencia entre los resultados obtenidos con todas las diferentes técnicas.
Estas nuevas observaciones polarizadas del agujero negro M87 son esenciales para explicar cómo la galaxia es capaz de lanzar chorros de energía desde su núcleo, dijo el equipo de EHT.
Una de las características más misteriosas del M87 es el chorro luminoso de materia y energía que emerge de su núcleo y se extiende al menos a 100.000 años luz de distancia. La mayor parte del material cerca del borde de un agujero negro se cae. Sin embargo, algunas de las partículas circundantes escapan momentos antes de la captura y son expulsadas al espacio en forma de estos chorros.
Los astrónomos no saben cómo se lanzan chorros más grandes que la propia galaxia desde su núcleo, o cómo solo cierta materia cae en el agujero negro.
Ahora, con la nueva imagen del agujero negro en luz polarizada, el equipo miró directamente a la región justo fuera del agujero negro donde ocurre esta interacción entre la materia entrante y expulsada.
Las observaciones proporcionan nueva información sobre la estructura de los campos magnéticos justo fuera del agujero negro, revelando que solo los modelos teóricos con gas fuertemente magnetizado pueden explicar lo que los astrónomos ven en el horizonte de sucesos.
«Se teoriza que los campos magnéticos conectan los agujeros negros con el plasma caliente que los rodea», explica Daniel Palumbo, coautor e investigador del Centro de Astrofísica. «Comprender la estructura de estos campos es el primer paso para comprender cómo se puede extraer energía de los agujeros negros en rotación para producir chorros de gran alcance».
Para observar el corazón de la galaxia M87, la colaboración EHT vinculó ocho telescopios de todo el mundo, incluido el submilimétrico Array del Observatorio Astrofísico Smithsonian, para crear un telescopio virtual del tamaño de la Tierra. La impresionante resolución obtenida con el EHT es equivalente a la requerida para obtener una imagen de una tarjeta de crédito en la superficie de la Luna.
Este poder de resolución sin precedentes permitió al equipo observar directamente el agujero negro con luz polarizada, revelando la presencia de un campo magnético estructurado cerca del horizonte de eventos.
“Esta primera imagen polarizada del agujero negro en M87 es solo el comienzo”, dice Dominic Pesce, investigador de CfA y coautor del estudio. «A medida que el EHT continúa creciendo, las observaciones futuras refinarán la imagen y nos permitirán estudiar cómo cambia la estructura del campo magnético con el tiempo».
Sheperd Doeleman, director fundador de EHT, agregó: “Incluso ahora, estamos diseñando un EHT de próxima generación que nos permitirá hacer las primeras películas de agujeros negros. Estén atentos para ver un verdadero cine de agujeros negros.
La colaboración de EHT involucra a más de 300 investigadores de todo el mundo e incluye a 30 científicos e ingenieros del Centro de Astrofísica | Harvard y Smithsonian.
Acerca de la colaboración del Event Horizon Telescope (EHT)
La colaboración de EHT involucra a más de 300 investigadores de África, Asia, Europa, América del Norte y del Sur. La colaboración internacional está trabajando para capturar las imágenes de agujeros negros más detalladas jamás obtenidas mediante la creación de un telescopio virtual del tamaño de la Tierra. Respaldado por una considerable inversión internacional, el EHT conecta los telescopios existentes con los nuevos sistemas, creando un instrumento fundamentalmente nuevo con el mayor poder de resolución angular de la historia.
Los telescopios individuales involucrados son: ALMA, APEX, telescopio IRAM de 30 metros, observatorio IRAM NOEMA, telescopio James Clerk Maxwell, telescopio milimétrico grande, telescopio Array submilimétrico, telescopio submilimétrico, telescopio del polo sur, telescopio Kitt Peak y el telescopio de Groenlandia.
El consorcio EHT está formado por 13 instituciones interesadas: Academia Sinica Instituto de Astronomía y Astrofísica, Universidad de Arizona, Centro de Astrofísica | Harvard & Smithsonian, Universidad de Chicago, Observatorio de Asia Oriental, Goethe-Universitaet Frankfurt, Instituto de Radioastronomía Milimétrica, Gran Telescopio Milimétrico, Instituto Max Planck de Radioastronomía, Observatorio MIT Haystack, Observatorio Astronómico Nacional de Japón, Instituto Perimetral de Física Teórica y Universidad de Radboud.
